中国科学家培育耐热水稻应对全球变暖

来源：央视新闻客户端2022-01-11 08:34

近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林洪轩课题组在《自然植物》发表论文。继2015年成功定位克隆水稻耐热性第一个QTL位点TT1后，课题组近期又成功分离克隆了水稻耐热性QTLTT2，并将其成功导入广东优质水稻品种华粳籼74，提高了苗期成活率和成熟期耐热性。全球变暖已成为威胁世界粮食安全的重要问题。据报道

近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林洪轩课题组在《自然植物》发表论文。继2015年成功定位克隆水稻耐热性第一个QTL位点TT1后，课题组近期又成功分离克隆了水稻耐热性QTLTT2，并将其成功导入广东优质水稻品种华粳籼74，提高了苗期成活率和成熟期耐热性。

全球变暖已经成为世界粮食安全的主要威胁。据介绍，年平均气温每升高1，就会使水稻、小麦、玉米等粮食作物减产3%~8%。在与高温的长期对抗中，植物进化出了不同的应对机制：一方面，植物可以通过“主动应对”来提高自身应对高温胁迫的能力，如及时清除高温下积累的有毒蛋白质和活性氧，从而减少高温对植物自身的伤害；另一方面，植物还可以使自身不敏感，减少热反应的消耗，维持正常的生理活动，在热胁迫结束后迅速“灾后重建”，从而提高在热胁迫下的生存能力。利用遗传学手段探索耐热性的天然基因位点，深入研究其调控机制具有重要意义。

研究小组挑战了水稻耐热性的天然基因位点。继2015年在水稻中成功定位并克隆了第一个耐热性QTL位点TT1之后，该团队最近成功分离并克隆了水稻耐热性QTL位点TT2。与老品种相比，携带QTL TT2的华粳74苗期成活率显著提高了8-10倍，该位点的引入也增强了成熟期的耐热性。高温胁迫下，单株产量提高54.7%，结实率提高82.1%。

TT2基因位点广泛存在于各种作物中，且高度保守，如在小麦中的同源性为75.6%，在玉米中的同源性为53.7%，因此该耐热基因在耐热作物的改良和应用中具有广阔的前景。

到目前为止，越来越多的耐热QTL/基因被挖掘、分离和克隆，但这些基因座几乎都是通过“主动应对”来提高水稻的耐热能力，即提高其应对高温胁迫的能力，如及时清除高温下积累的有毒蛋白质和活性氧，从而减少高温对植物自身的伤害。高温胁迫下，植物光合作用受阻，能量处于高度匮乏状态。有限的能量一旦被用来“主动应对”，必然导致能量消耗、“能量惩罚”并最终降低产量。来自热带粳稻的TT2基因位点通过“静态制动”赋予水稻抗热能力，即通过降低热反应，使植物处于不敏感状态，减少能量损失，维持基本生命活动，在高温结束后可以快速重建和恢复，为植物抵御高温提供了新的策略。

此外，TT2作为一个负调控和耐热性的天然位点，在育种应用中更为方便。可通过杂交或靶向基因敲除导入获得耐热菌株，大大缩短了育种周期。综上所述，TT2是作物耐热育种的宝贵基因资源，对未来作物通过分子设计实现定点耐热改良具有重要意义。(100yiyao.com)

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